剖析微型Led投影機
來源:泡泡網 編輯:數(shù)字音視工程 2009-07-29 00:00:00 加入收藏
2008年以來,LED微型投影機逐漸褪去概念產品的神秘面紗,開始實實在在地進入到國內的銷售市場中。做為一類全新的視頻產品,微型LED投影機,具有光源壽命長、體積小、功率小、技術成長快的巨大優(yōu)勢,時序型LED產品還具有色彩鮮艷、色域寬廣的優(yōu)異顯示特性。其超小的體積、超小功耗(部分機型可以直接使用電池),更是極大地拓展了它的應用領域,使得LED投影機,不再像傳統(tǒng)投影機給人專業(yè)化、儀器化、辦公化的印象,而是娛樂化,家用化,移動化的感覺。當然微型LED投影機在目前也存在亮度不足的情況。
其實,LED投影機是一大類技術的統(tǒng)稱,主要包括RGBLED+DLP技術、RBGLED+LCOS技術、白光LED+CFLCOS技術。其中白光 LED+CFLCOS技術主要在中國大陸及港臺地區(qū)、韓國、美國被廣泛應用,特點是性價比高。這里我們實際地來剖析一款2009年新近上市的酷樂視 COOLUX-α1微投,看看微投神秘面紗下的真實容貌。酷樂視(COOLUX) α1微型LED投影機這是一款由日本維優(yōu)光電株式會社技術授權,在中國大陸生產的白光LED+CFLCOS的微型投影產品,主要指標:亮度45ANSI流明,分辨率:800*600,重量:310克,體積:125 x 80 x 35(mm),功耗:25W,投影尺寸:10—100英寸。支持AV\VGA\SD及USB接口,本機內置MP4(含RMVB、RM等)解碼播放功能。這款機型的主要特點是多功能(AV+VGA+MP4+SD+USB)、多用途(娛樂、個人影院、便攜商務、禮品等),高性價比。尤其是它的亮度在目前的 LCOS技術中處于領先位置,45ANSI流明的亮度,甚至是一些國際大品牌同類產品的2—3倍,初步具備了適用性。這里還要特別感謝深圳世紀維優(yōu)科技公司研發(fā)中心給予本文的技術支持。
包裝及外觀:
遙控器
技術解析:
整機系統(tǒng)分為如下部分(光機包含LCOS芯片及LED芯片、光學引擎等)
實際內部結構
LCOS技術
LCOS作為一種微型顯示技術,在90年代末就已經出現(xiàn),隨著技術的成熟、工藝的逐步完善,已逐漸與DLP、LCD兩大顯示技術在投影市場上形成分庭抗禮之勢。LCOS的結構是在單晶硅上生長電晶體,利用半導體集成制作驅動面板(又稱為CMOS-LCD),然后在電晶體上透過研磨技術磨平,并在上面鍍鋁膜電極作為反射鏡,形成CMOS有源點陣基板,然后將CMOS基板與含有ITO透明電極的上玻璃基板貼合,再注入液晶,進行封裝。像素電極同時也作為反射鏡,像素的尺寸一般可以做的很小約為7~20μm,開口率高達96%。結構見圖
CF-LCOS技術以臺灣的HIMAX為代表,其技術特點是在單色LCOS芯片上,加上印刷有紅、綠、藍濾色單元的CF膜,然后將該CF膜和LCOS的液晶成像單元嚴格對準。這樣,原來LCOS面板上的一個物理像素就變成了對應的一個基色點,由3個相鄰的R、G、B基色點組合成一個完整的顯示像素。當白光照射進來的時候,由驅動電路控制,把圖像對應的R、G、B點陣信息分別送到相應的物理顯示像素上,并根據(jù)該像素的灰度等級,控制液晶分子旋轉,對白光進行光閥開關控制,被控制的白光透過物理像素對應的彩色濾色片單元后,形成彩色的圖像。CF-LCOS面板由于采用了和傳統(tǒng)TFT-LCD相似的成像原理,故使用起來非常簡單。只需要單片面板+白光光源就能生成彩色圖像。本機采用0.59寸HIMAX SVGA規(guī)格的LCOS顯示芯片。
光機結構及原理(光機包含LCOS芯片及LED芯片、光學引擎等)
上述光學結構中,可分為照明部分和成像部分
由上圖中“21”大功率白光LED發(fā)出混合白光(P+S),
經過上圖中“22”收集后,再經過“23” 和“24”篩選和折射,P光穿透,S光折射。
被折射的S光到上圖中“25”上(CF-LCOS)成像
通過CF-LCOS產生的彩色圖象經過鏡頭組“27”投射到屏幕。為保證成像質量,CF-LCOS的成像面和投影鏡頭“27”的焦平面重合是至關重要的。
最終,前段的照明系統(tǒng)經由CF-LCOS成像后,穿過投影鏡頭“27”,到屏幕。
該光機配置800X600的CF-LCOS,一只6管芯的大功率白光LED,亮度適中,均勻性較好。
LED驅動部分:
由于微型CF-LCOS光機一般都采用大功率白光LED來作為光源。其要求工作在可靠的恒流狀態(tài),視使用的LED不同、內部LED的連接方式不同,而需加載不同的電流。因此設計一個可靠的大功率恒流源來給LED供電是必要的。coolux中,由于LED是每路兩只并聯(lián),再加上需要做大功率設計,為保證可靠性,采用外置MOS管型的驅動方案。同時要兼顧PWM調光功能、驅動電路使能功能等,選定RICHTEK公司的RT8451驅動方案。
信號處理:
CF-LCOS的信號處理部分可簡單分為前端信號處理,和后端LCOS驅動兩部分。在不同的設計方案中,有不同的電路形式。要避免閃爍感,只能將刷新率提到最低90HZ以上,這時由于人眼的視覺暫留效應,就不會察覺出來閃爍了。coolux采用的是HIMAX專用的LCOS面板SOC驅動方案—— HX6271。該方案集成了多標準視頻decoder,集成3通道ADC,以及后端的倍頻處理電路,能實現(xiàn)最大SVGA分辨率面板的直接驅動。其可直接接收AV、S-VIDEO、VGA、YPBPR等模擬信號。系統(tǒng)性能得到很好的提升。
散熱
散熱設計是微型LED投影機設計中的一大重點要素,也是一大難點。由于微投一般體積較小,故不能使用大面積的散熱器和大口徑的風機,故怎么樣合理的安排散熱是至關重要的。
Coolux由于采用的是6管芯的超大功率白光LED,其實際熱功率有20W左右,而機內熱層位置處體積受限,不能安置大型散熱器,因此采用了一只8mm 的熱管,將熱層的熱量導出到裝有鋁制散熱器的機身的一側,然后用一只3010/12V的風機直吹散熱片。Coolux中使用的熱管散熱器模組示意圖見下圖
此外,Coolux中由于LED光源功率較大,機內LED驅動電路也會明顯發(fā)熱,機內環(huán)境溫度較高。因此必須對LCOS考慮專門的散熱。由于LCOS發(fā)熱不大,在coolux中,由于結構所限,不能增加散熱器,而且主散熱風機沒有多少余量,故額外采用了一只2510/12V的風機,放置在LCOS面板后面,這樣一方面可以解決LCOS面板散熱的問題,另一方面由于靠近主散熱風機,還能協(xié)助主風機對散熱片進行散熱。
實際使用效果:
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